Taller de playas y dunas costeras: Patrones y procesos para su conservación y manejo

Transcripción

1 Taller de playas y dunas costeras: Patrones y procesos para su conservación y manejo Ecología de costas. Día 4. Sucesión y restauración 27 febrero 2014 Dra. Marisa Martínez MmartinezV@iingen.unam.mx marisa.martinez@inecol.mx

2 Contenido -Cambios en los ecosistemas -Sucesión primaria y secundaria -Sucesión en dunas - Y cuando alteramos la sucesión? -La sucesión y la restauración de dunas Créditos adicionales Juan B. Gallego-Fernández Debora Lithgow

3 Cómo ocurre? La sucesión es la regeneración natural de los ecosistemas Taller de playas y dunas costeras febrero, II-UNAM

4 Todo pasa y no se queda

5 Cambios temporales en el ecosistema Los ecosistemas no permanecen inmutables en el tiempo, sino que cambian constantemente como resultado de cambios en el medio físico (luz, temperatura, humedad etc) y en las poblaciones. Se pueden distinguir varios tipos de cambio: Ritmos Estacionales Fluctuaciones Sucesión y regresión Individuos Comunidad Poblaciones Ecosistema

6 Sucesión y regresión Varía el número y composición de especies Se asocian a cambios en el medio poco frecuentes y con alto poder destructivo que arrasan los ecosistemas (regresión) tras los cuales el ecosistema se reconstruye (sucesión)

7 Regresión/perturbación natural Pérdida de especies, de biomasa o de estructura que se produce en un ecosistema, debido a una fuerte perturbación incendio, huracán, inundación,

8 Regresión/perturbación humana Pérdida de especies, de biomasa o de estructura que se produce en un ecosistema, bien por una fuerte perturbación o por un fuerte subsidio

9 EL ECOSISTEMA EN EL TIEMPO SUCESIÓN: Proceso de autoorganización de los ecosistemas a lo largo del tiempo Auto-regeneración (restauración) TIEMPO EN AÑOS La sucesión es el cambio gradual y direccional que tienen los ecosistemas que hace que paulatinamente vayan ganando en diversidad, estructura, biomasa e información Los ecosistemas se hacen cada vez más complejos, con un mayor número de especies entre las que se establece un más variado abanico de relaciones

10 Tipos de sucesión ecológica Sucesión primaria: Colonización y desarrollo de especies en un lugar donde no había ningún ser vivo previo. Sucesión secundaria: Colonización y desarrollo de especies en un lugar donde si permanecen seres vivos previos.

11 Ejemplos de sucesión Primaria Secundaria

12 Sucesión primaria Se desarrolla un ecosistema en un área donde no había otros seres vivos previamente. Un ejemplo sería un derrame volcánico o una nueva isla.

13 También aparecen nuevas oportunidades para la construcción de ecosistemas La naturaleza se autoorganiza en el espacio y en el tiempo

14

15 El ciclo de la sucesión 6/5/03 M-DCC / PCB 2340C 15

16 La sucesión Es inherente a la dinámica natural de las comunidades Mantiene la diversidad del sistema. No se detiene Importancia de la frecuencia e intensidad de los disturbios

17 Por qué ocurre la sucesión ecológica? Porque los organismos siempre tienen un impacto en su entorno, que modifica las posibilidades de sobrevivencia y establecimiento de otros organismos. Porque el entorno cambia continuamente Porque los organismos tienen diferentes tolerancias a las fluctuaciones en el entorno. La sucesión siempre está ocurriendo

18 Cómo se estudia la sucesión? 1. Observaciones repetidas después de un disturbio (secundaria) o cuando se forma sustrato nuevo (primaria) 2. Sustitución del espacio por el tiempo (cronosecuencia)

19 Sucesión en dunas costeras

20 Las dunas costeras son un lugar excelente para estudiar la sucesión primaria porque: 1. Los cambios ocurren rápidamente 2. Se pueden observar diferentes etapas sucesionales en un espacio relativamente reducido

21 Secuencia de sucesión primaria En el Golfo de México Además de las respuestas fisiológicas, las interacciones biológicas son importantes

22 Qué es facilitación? Interacción entre dos o más especies en la que los cambios en el ambiente promovidos por la primera colonizadora favorecen la colonización de especies menos tolerantes. Dónde se ha demostrado? En muchos ecosistemas, pero sobre todo en ambientes con condiciones muy limitantes como desiertos y dunas costeras.

23 Evidencia: Patrones de agregación espacial Mejoramiento ambiental Mayor sobrevivencia Pocos datos para el trópico.

24 Percent emergence dune species Franks 2003, Facilitation. Plant Ecolog COLONIZATION Colonization and nucleation: Morrison and Yarranton 1974 J. Ecol restoration ecology and coastal dune restoration Newark, NJIT, October

25 Patrones espaciales: distancias (cm) N Obs. Exp. P Nortes Trachypogon < 0.01 Schizachyrium < Secas Trachypogon < Schizachyrium < Lluvias Trachypogon < Schizachyrium < 0.001

26 Patrones espaciales: frecuencias Individuos bajo la sombra en las secas Observados Esperados P Trachypogon 13 3 < 0.01 Schizachyrium 22 6 < 0.01 Plántulas de pastos < 0.001

27 El ambiente se hace menos extremoso Radiación y temperatura en el aire y en la superficie de la arena (Martínez 2003)

28 La velocidad del viento es menos intensa bajo la sombra de los arbustos. Sobre todo en los nortes. escala del anemómetro Velocidad del viento protegido protegido expuesto expuesto nortes secas lluvias

29 Se acumula menos arena bajo la sombra de los arbustos Arena acumulada 20 protegido expuesto cm N D J F M A M J J A S O nortes secas lluvias

30 Sobrevivencia de plántulas en condiciones naturales Schizachyrium scoparium exposed protected Mejor supervivencia bajo la sombra; reproducción SOLO bajo la sombra lx = 0.73; n.s. b) 1.0 Trachypogon plumosus exposed protected 0.6 lx = 12.37; P < Days after transplant

31 Vegetation cover (%) Monitoring date (years) La cubierta vegetal aumenta gradualmente a lo largo del tiempo.

32 colonizers grasses thickets Los pastos se están haciendo más abundantes Relative cover (%) Monitoring date (year)

33 Cambios en la cobertura, frecuencia e importancia de las especies más abundantes Chamaecrista Schizachyrium Pectis Commelina Triplasis Relative cover

34 Dinámica de la comunidad Olff et al J. Ecol Hondonada Pendiente Dunas Patrones en el recambio de especies

35 La riqueza de especies puede afectarse de manera negativa conforme aumenta la cubierta vegetal R 2 = 0.85; F = 16.91; P = f=y0+a*x+b*x^2+c*x^3 22 Species richness Relative cover Schizachyrium (%)

36 Patrones de las comunidades en el tiempo Riqueza de especies Alvarez-Molina et al Plant Ecology Tasas de remplazo A lo largo del tiempo Isermann 2011 JCR

37 Comunidades animales Roedores Ferreira and van Aarde 2011 Afr J Ecol 50 Species richness Aves: la riqueza de especies no aumenta infinitamente, igual que en las plantas. After Kritzinger and van Aarde South Afr J Science Age of stand in years

38 Cuándo termina la sucesión? Todos los ecosistemas están en renovación contínua. Mosaico de etapas sucesionales. La sucesión nunca termina. Los disturbios son parte de la dinámica natural de los ecosistemas (fuegos, dunas). Ningún ecosistema permanece sin cambios a lo largo del tiempo. Cuestión de escalas.

39 Amenazas a la sucesión Intervención humanamodifica el ciclo natural (Yellowstone). Promoción de especiesreemplazo y sustitución de la secuencia sucesional.

40 Pérdida de algunas etapas sucesionales. Sucesión arrestada: dominancia de una especie que inhibe a las demás; efecto de los herbicidas. La jardinería y agricultura detienen la sucesión.

41 Conclusiones Sucesión: renovación natural de los ecosistemas. Primaria y secundaria. Dunas costeras: ejemplo de libro de texto. Cuando se altera la sucesión qué pasa? Todas las etapas son importantes. IMPORTANTE: para un buen manejo y una buena restauración el sistema debe funcionar y eso incluye a la sucesión.

42 Necesidad de acciones de restauración ecológica: impacto humano Fragmentación Formas de dunas Abiótico Transporte de sedimentos Ciclo del agua Biótico Composición y abundancia Dinámica de la comunidad Dinámica del ecosistema Fragmentación

43 Impactos comunes en los Sistemas Dunares Costeros 1. Extracción de arenas: directa o de bajos arenosos 2. Obras civiles de protección y defensa 3. Construcción infraestructuras 4. Urbanización 5. Actividades recreativas 6. Extracción de agua del acuífero dunar 7. Uso agrícola 8. Uso ganadero 9. Plantaciones forestales / fijación 10. Especies exóticas 11. Adecuación ambiental / restauración

44 Efectos Destrucción total / parcial del sistema dunar Alteración procesos Alteración biodiversidad Disminución de bienes y servicios

45 Actividades recreativas

46 Actividades recreativas

47 Actividades recreativas

48 Tránsito de 4x4

49 Limpieza de playas

50

51 Israel: Incremento de cobertura de la vegetación tras el cese del pastoreo (Kutiel)

52 Ganadería Alta presión de pastoreo: Incremento nutrientes Eliminación selectiva de especies Alteración por pisoteo

53 Pinhal de Leiria (Portugal) finales del XIX (Gallego-Fernández )

54 Pinhal de Leiria (Portugal) finales del XIX (Gallego-Fernández)

55 Fijación de campos dunares mediante plantaciones forestales Bosques litorales

56 125 años mas tarde

57 Que no se muevan: dunas en Oregon (USA) (Andrea Pickart 2013) 1999

58 Plantaciones forestales sobre sistemas dunares activos Disminuye Influencia marina (viento, spray, inundación) Insolación Estrés hídrico Temperaturas extremas Baja el nivel freático Aumenta Nutrientes Materia orgánica Cesa por completo la movilidad de las arenas Desaparecen las especies adaptadas a ambientes dunares Aumenta otra riqueza y diversidad de especies

59 Objetivos de la introducción: Estabilización dunar y control de erosión California Mexico Pasto marram, de Europa España Casuarina, de Australia Marruecos Carpobrotus, de Sud África Acacia, de Australia Cambio de la composición de comunidades. Pérdida de biodiversidad Alteración de procesos del ecosistema

60 Cada vez mayor necesidad de restauración

61 RESTAURAR

62 Definición Society for Ecological Restoration (SER) define a la restauración ecológica como el proceso de asistir la recuperación de un ecosistema que ha sido degradado, dañado o destruido. Es una actividad intencional que inicia o acelera la recuperación del ecosistema respecto a su salud (procesos) integridad (composición de especies y estructura de la comunidad) y sustentabilidad (resistencia a los disturbios y resiliencia).

63 Aclarando las cosas Restauración ecológica: el proceso de asistir la recuperación de un ecosistema que ha sido degradado, dañado, o destruido (SER 2004). Sucesión: la recuperación natural de los ecosistemas después del impacto de los disturbios (Connell and Slatyer, 1977; del Moral et al., 2007). Ambos comparten patrones y procesos

64 Semejanzas y similitudes Sucesión-restauración Disturbio recuperación natural Colonización Mejora el ambiente Ensamble de especies: interacciones Ciclos Disturbio ntervención humana Colonización: Natural (restauración pasiva) o activa (plantaciones). Mejora el ambiente: selección de especies Reserva de especies Cicles: intervención?

65 Sucesión ecológica Desarrollo del ecosistema RESILIENCIA Ciclos del ecosistema Ensamble de especies Interacciones bióticas SALUD Establecimiento INTEGRIDAD Dispersión Colonización Ambiente menos estresante BRADSHAW, A.D. Restoration: an acid test for ecology Jordan et al Restoration ecology Acciones de restauración Sitio a restaurar Oro y finanzas

66 Cómo restaurar una duna? Qué significa? Dos extremos Aumentar la cubierta vegetal Disminuir la cubierta vegetal

67 Objetivos de la restauración de dunas Recuperar dunas y dinámica sedimentaria Recuperar la vegetación: revegetación o remoción de especies Fijar la arena (cuando es un problema)

68 70 60 Diferentes acciones Habitat Type 50 % articles Stabilized Semi-mobile Mobile Slacks

69 Diferentes perturbaciones 40 Disturbance driver 30 % articles Plant invasion Mining Fragmentation Stabilization Drinking water Destabilization

70 Diferentes enfoques Restoration technique Not against natural succession % articles Revegetation Invasive species Landscaping Destabilization Pasive restoration Other

71 Lo que se ha hecho Nutrients 100% 80% Resilience 60% 40% 20% 0% Interactions Natural regeneration Composition Structure

72 Dónde restaurar? Tendremos éxito? BEFORE BEach and FOredune REstoration Index. Estatus Mexico (en el horno!!)

73 BEFORE

74 Preguntas importantes: Qué sitios necesitan restaurarse? Cuáles sitios pueden restaurarse? Factores que modifican? Para qué restaurar? (Lithgow 2010)